问题 解答题
已知函数f(x)=
a(x-1)
x2
,其中a>0.
(I)求函数f(x)的单调区间;
(II)若直线x-y-1=0是曲线y=f(x)的切线,求实数a的值;
(III)设g(x)=xlnx-x2f(x),求g(x)在区间[1,e]上的最小值.(其中e为自然对数的底数)
答案

(Ⅰ)因为函数f(x)=

a(x-1)
x2

∴f′(x)=

[a(x-1)]′•x2-(x2)′a(x-1)
x4
=
a(2-x)
x3
,f′(x)>0⇒0<x<2,

f′(x)<0⇒x<0,或x>2,

故函数在(0,2)上递增,在(-∞,0)和(2,+∞)上递减.

(Ⅱ)设切点为(x,y),

由切线斜率k=1=

a(2-x)
x3
,⇒x3=-ax+2a,①

由x-y-1=x-

a(x-1)
x2
-1=0⇒(x2-a)(x-1)=0⇒x=1,x=±
a

把x=1代入①得a=1,

把x=

a
代入①得a=1,

把x=-

a
代入①得a=-1(舍去),.

故所求实数a的值为1.

(Ⅲ)∵g(x)=xlnx-x2f(x)=xlnx-a(x-1),

∴g′(x)=lnx+1-a,解lnx+1-a=0得x=ea-1

故g(x)在区间(ea-1,+∞)上递增,在区间(0,ea-1)上递减,

①当ea-1≤1时,即0<a≤1时,g(x)在区间[1,e]上递增,其最小值为g(1)=0;

②当1<ea-1<e时,即0<a<2时,g(x)的最大值为g(ea-1)=a-ea-1

③当ea-1≥e,即a≥2时,g(x)在区间[1,e]上递减,其最小值为g(e)=e+a-ae.

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